基于物聯網的油泵溫度監測系統*

王秀琴 張瑞秋大慶師范學院昆侖集團

基于物聯網的油泵溫度監測系統*

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利用AT89C52單片機和DS18B20溫度傳感器研究設計了一個基于物聯網的油泵溫度監測系統，系統模塊主要由油泵溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示、報警控制和數據傳送五部分組成。本系統以單片機為控制核心，能實時監測油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計算機或手持終端；當溫度超過預警值時，能自動發出報警信號提示工作人員處理。本系統具有靈活的接口，方便與其他系統對接，具有良好的擴展性。

AT89C52；溫度監測；溫度傳感器；流程

1 監測系統設計背景

物聯網技術就是以約定協議為依據，借助射頻識別、全球定位系統、紅外感應系統以及激光掃描器等技術設備，在物品與互聯網之間建立起有效連接，開展交換信息、通信等操作。隨著油田開發進程的不斷推進，信息采集及現代化計算機通信技術的迅猛發展，互聯網、移動通信網與傳感網結合程度將會進一步加強，為石油領域大范圍引入物聯網創造了有利條件[1]。

近年通過在大慶多個采油作業區調研，發現目前大慶油田油泵的軸承溫度監測主要采取人工定期巡檢方式，即在每個油泵上插一個水銀溫度計，工作人員定時去查看每個溫度計的數值。軸承是套在泵軸上支撐泵軸的構件，在油泵運行過程中，如果軸承的溫度過高會燒壞泵。因此對油泵的軸承進行溫度監測，能使油泵安全運轉，避免由于油泵的燒毀而對生產造成影響。目前采取的油泵軸承溫度人工巡檢方式，存在誤差大、監測周期長等不足，不利于油田數字化建設。因此，利用AT89C52單片機和DS18B20溫度傳感器研究設計了一款基于物聯網的油泵溫度監測系統：在油泵電機前后軸承處各安裝一個溫度傳感器，其分別與安裝在電動機機座上的接線盒電阻相連，每個傳感器反映的溫度信號通過一根數據線傳輸到基于AT89C52單片機的控制系統，然后通過單片機可將數據傳送到計算機或手持終端。并且本系統可設定報警值，當油泵軸承溫度報警值時立即發出報警信號（如鈴聲和溫度畫面閃爍），提醒工作人員及時處理。

2 系統設計

2.1 總體設計

油泵溫度監控系統以AT89C52單片機為控制核心，系統模塊主要由油泵溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示、報警控制和數據傳送五部分組成，如圖1所示。

圖1 系統結構

AT89C52單片機是整個控制系統的核心，主要功能有5個：①通過鍵盤接收預設的溫度報警值；②接收溫度傳感器采集的軸承溫度數據；③顯示溫度數據；④當溫度超過預設的報警值時，啟動報警控制模塊，發出報警信號；⑤將溫度數據通過串行口或網絡模塊上傳給計算機或手持終端。

2.2 溫度傳感器模塊設計

本模塊主要采用DS18B20數字溫度傳感器，DS18B20集溫度測量和A/D轉換于一體，只有少量的3個引腳就可以工作，這3個引腳的功能分別是接地、接電源和傳送數據。簡潔的引腳降低了電路的復雜程度，提高了電路的運行質量[2]。本系統直接將DS18B20的表面與油泵的軸承接觸，將采集的溫度數據通過其數據引腳傳送給AT89C52的P1.7口，單片機將采集的溫度通過顯示模塊顯示，并將采集的溫度數據與預設溫度值比較，若高于預設值，啟動報警模塊，提醒工作人員處理[3]。

2.3 軟件設計

整個系統采用模塊化設計，按其功能分為不同的程序模塊。主要模塊有系統初始化模塊、鍵盤處理模塊、顯示模塊、溫度檢測模塊、報警模塊和數據傳送模塊，程序的流程如圖2所示。

圖2 軟件設計程序流程

3 結語

針對油泵軸承溫度人工巡檢方式中存在的檢測誤差大、監測周期長等不利因素，研究與設計了一個物聯網輸油泵溫度自動監測系統。本系統以單片機為控制核心，能實時監測油泵軸承溫度并顯示，可將溫度上傳到計算機或手持終端；當溫度超過預警值時，能自動發出報警信號提示工作人員處理。本系統具有靈活的接口，方便與其他系統對接，具有良好的擴展性。

[1]彭越．基于物聯網技術的油田數字化建設[J]．油氣田地面工程，2014，33（4）：61-62.

[2]王冬星，程書偉，成寶芝．基于DS18B20溫控調速系統的設計[J]．大慶師范學院學報，2009，29（6）；37-39.

[3]明德剛．DS18B20在單片機溫控系統中的應用[J]．貴州大學學報：自然科學版，2006，23（1）：106-109.

（0459）5510083、cnwindy02@163.com

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.050

王冬星：副教授，1999年畢業于哈爾濱工業大學計算機科學與工程專業，現任大慶師范學院計算機科學與信息技術學院教師。

基金論文：黑龍江省教育廳科學技術研究項目“在軟件系統開發中組件技術的研究與應用”（11553008）。